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摘要〕城市道路绿化对改善道路生态环境，保证行车安全，美化道路景观，有着重要的作用。通过对济南城市道路养护管理的实践和体会，提出一些针对济南城市道路绿化养护治理的方法和措施。〔关键词〕道路绿地 养护管理 季节养护 草坪管理 城市道路绿化对改善道路生态环境，保证行车安全，美化道路景观，有着重要的作用。而道路环境的非凡性又影响着道路绿化苗木的成活、生长、成型以及保存，本论文根据本人对济南城市道路养护治理的实践和体会，提出一些针对济南城市道路绿化养护治理的方法和措施，以期通过总结经验，能够对以后的城市道路养护治理工作起到指导的作用。道路绿化是稳固路基、保护路面、美化路容、改善环境、减少噪声、舒适旅行、诱导行车视线、防沙、防雪、防水害的重要措施之一，是绿化国土、保护环境的重要组成部分，也是道路建设和养护的重要组成部分。 一、道路绿化的作用1．稳固路基，涵养水源道路路基边坡上，种植有乔木、灌木、草皮，这些植物有固土和防止水流冲刷的作用，使路基土不致流失与坍塌。粗壮的乔木兼有挡土墙的作用，对陡坡地段的路基具有良好的稳固作用。草皮具有过滤作用，使地表水的有害物质减少；植物的根系可以吸收水中的重金属离子，对地表水具有一定净化作用。2．保护路面，降低养护成本道路两侧的树木长大成林后，使路面的大部分不受阳光直接照射，路面的日温差和年温差减小，因温度应力及温差引起的路面破坏大大降低。另外，树木还能减弱雨、雪、风沙对路面的直接破坏，增加路面使用年限，降低养护成本。3．美化路容，舒适行旅道路绿化工程使道路变成由乔木、灌木、花卉、草皮立体覆盖的绿色长廊，变成一道亮丽的风景，一年四季有花有草，行人心情舒畅。树木、花草还能减少道路粉尘，降低噪声，大大改善环境，保护人们的身心健康。4．防止污染，改善环境道路上行驶的车辆产生噪声、粉尘、有害气体和二氧化碳等污染，而植物对这些污染有很好的防止作用，可以减轻噪声、吸滞烟尘与粉尘和吸收有害气体。5．杀死细菌，保护健康空气中散布着各种细菌，大多附着在灰尘上，是传播疾病的重要因素。植物可以减少空气中的细菌数量，一方面是由于植物可以减少空气中的灰尘数量，从而减少了细菌；另一方面树木本身有杀菌作用。在有树林的道路上，每立方米空气中的含菌量比没有树木的道路上少85％。所以道路绿化对杀死细菌，保护行人健康十分有益。二、道路绿化苗木养护的方案 (一)春季养护管理 第一、在春季苗木管理，防寒材料不可突然式过早拆除，要采用逐渐过渡的办法，防止苗木的不适应。保温棚拆除根据天气，一般济南的防风障拆除时间在4月初、清明过后。为了以免使树体遭受风害，提前在保温棚东南侧打孔放风，待树木适应后在全部拆除。 第二、浇水、施肥：春季管理以增加地温，适时浇足春水和增施有机肥为主。通过树木的浇水、施肥，能使树木增加抵抗病害的能力，还利于生根。实际中，行道树施肥可采用棒肥，是在树池四周用钉子打孔，埋入棒肥，可起到追肥的作用。 (二)夏季养护管理 第一、夏季的养护管理，注意水肥管理，同时道路中心隔离带和绿化带中色块的造型修剪，一般结合苗木的生长量和观赏效果来进行修剪整理。 第二、夏季的养护主要以病虫害的防治为主，由于行道树受小气候多样性、人口密集的影响，病虫害的发生时间不齐，不易防止。同时防治过程中还得考虑对人对环境的影响，以及对植物天敌的保护。近几年来，一直在推广使用生物防治，如：采用引诱剂防治双条衫天牛、黑光灯诱杀成虫，灭幼脲防治尺蠖及美国白蛾等都取得了很好的效果。 (三)秋季养护管理 秋季的养护管理工作，主要是合理浇冻水和施肥。 合理的冻水即能保证植物的地上部分吸收充足的水分又能保护地下根系抵抗干燥多风的冬季，有利于植物安全越冬和来年萌芽。浇冬水要根据天气变化不可过早浇灌，导致新芽徒长。在十月份减少浇水的次数，增加抗旱性。最后一遍冻水浇到结冰封冻为最佳。 同时，秋季合理进行施肥，有利于促进植物的生长和树木的木质化，同样有利于植物的安全越冬和来年的生长，这就要选择好施肥的时间、种类和施肥量。 (四)冬季养护管理 冬季,在济南地区,特别是在道路两边一般的地形开阔，空气对流，加上高速行驶的车辆带动风速，引起树木的剧烈摇摆，容易导致树木根系受到损伤,并加快了树木水分的损耗,降低树木御寒防冻、防寒的能力。在冬季可以采用以下的防冻保温措施： 第一、缠树干的措施:例如在济南经济技术开发区的行道树对法桐落叶乔木冬季防寒处理用所料布缠裹树干，把树干包严，再用草绳缠上，即保湿又防寒，再用地膜把树根部保温防寒，使次年的法桐成活率达到99%。 第二、搭风障的措施：例如雪松等树种在济南越冬困难，特别是春季风大使雪松适应能力降低，可以采用搭风障减弱风速，保证树木的安全越冬。 第四、建保温棚：对于当年栽植的大叶黄杨，小叶黄杨和铺地龙柏等苗木，面积较大时，采用一般的防寒措施不太理想，可以根据面积大小，用木条和无纺布搭建保温棚的方法，即可使苗木安全过冬。对于疏植的大叶黄杨、红枫等苗木可用无纺布包裹的方法进行防寒。 第五、对根颈培土，盖地膜：在绿带内的河南桧、玉兰等苗木，灌完冻水后在树木整个树坑内覆盖地膜，然后根颈培土20—30cm的土堆。利用细土将四周培实。这样既能防止冻伤植株根系，同时又能减少水分蒸发。 第六、覆土封垄：对当年新栽植月季，在灌完冻水后覆盖30—40cm的土堆，一般不做修剪，过早的修剪会导致“烧条”现象，一般待来年开春后再进行修剪，。 第七、树干涂白防冻：这是行道树冬季防寒、防病的一项重要工作，特别是新植落叶乔木，涂白时间一般在10月下旬至11月中旬。涂白的配比度为：水：生石灰：硫磺粉：盐=40：10：1：0.5。高度一般1.2m。同一路段区域高度一致，可以达到整齐美观的效果。 三、道路模纹的养护方案 模纹是萌芽力和成枝力强，耐修剪的树种,密集成带状栽植,具有分隔的功能和优美的造型。如大叶黄杨、金叶女贞、红叶小檗、桧柏蓠、小叶黄杨是常用的模纹造型树种。 近两年随着彩叶植物的增加，使用彩叶树种组成的色块，如：紫叶矮樱、迎春、连翘、棣棠等，都是大环境绿化常用运用的树种。但在修剪上有着不同的修剪方法。道路中央分车带修剪，以能挡住人的视线1—1.2m高为宜，要修剪的“面平线畅”，整齐美观。为使模纹生长茂盛，由于植物的生长高度不同，采用不同的修剪方式。四、乔灌木的养护管理方案一月份：全年中气温最低的月份，露地树木处于休眠状态。1、冬季修剪：全面展开对落叶树木的整形修剪作业；悬铃木、大小乔木上的枯枝、伤残枝、病虫枝及妨碍架空线和建筑物的枝杈进行修剪。2、行道树检查：及时检查行道树绑扎、立桩情况，发现松绑、铅丝嵌皮、摇桩等情况时立即整改。3、防治害虫：冬季是消灭园林害虫的有利季节。可在树下疏松的土中挖集刺蛾的虫蛹、虫茧，集中烧死。1月中旬的时候，蚧壳虫类开始活动，但这时候行动迟缓，我们可以采取刮除树干上的幼虫的方法。在冬季防治害虫，往往有事半功倍的效果。4、绿地养护：街道绿地、花坛等地要注意挑除大型野草；草坪要及时挑草、切边；绿地内要注意防冻浇水。二月份：气温较上月有所回升,树木仍处于休眠状态。1、养护基本与1月份相同。2、修剪：继续对悬铃木、大小乔木的枯枝、病枝进行修剪。月底以前，把各种树木修剪完。3、防治害虫：继续以防刺蛾和蚧壳虫为主。三月份：气温继续上升，中旬以后，树木开始萌芽，下旬有些树木（如山茶）开花。1、植树：春季是植树的有利时机。土壤解冻后，应立即抓紧时机植树。植大小乔木前作好规划设计，事先挖（刨）好树坑，要做到随挖、随运、随种、随浇水。种植灌木时也应做到随挖、随运、随种，并充分浇水，以提高苗木存活率。2、春灌：因春季干旱多风，蒸发量大，为防止春旱，对绿地等应及时浇水。3、施肥：土壤解冻后，对植物施用基肥并灌水。4、防治病虫害：本月是防治病虫害的关键时刻。一些苗木（如海桐等）出现了煤污病，瓜子黄杨卷叶螟也出现了（采用喷洒杀螟松等农药进行防治）。防治刺蛾可以继续采用挖蛹方法。四月份：气温继续上升，树木均萌芽开花或展叶开始进入生长旺盛期。1、继续植树：四月上旬应抓紧时间种植萌芽晚的树木，对冬季死亡的灌木（杜鹃、红花继木等）应及时拔除补种，对新种树木要充分浇水。2、灌水：继续对养护绿地进行及时的浇水。3、施肥：对草坪、灌木结合灌水，追施速效氮肥，或者根据需要进行叶面喷施。4、修剪：剪除冬、春季干枯的枝条，可以修剪常绿绿篱。5、防治病虫害：（1）蚧壳虫在第二次蜕皮后陆续转移到树皮裂缝内、树洞、树干基部、墙角等处分泌白色蜡质薄茧化蛹。可以用硬竹扫帚扫除，然后集中深埋或浸泡。或者采用喷洒杀螟松等农药的方法。（2）天牛开始活动了，可以采用嫁接刀或自制钢丝挑除幼虫，但是伤口要做到越小越好。（3）其它病虫害的防治工作。6、绿地内养护：注意大型绿地内的杂草及攀援植物的挑除。对草坪也要进行挑草及切边工作。7、草花：迎五一替换冬季草花，注意做好浇水工作。8、其它：做好绿化护栏油漆、清洗、维修等工作。五月份：气温急骤上升，树木生长迅速。1、浇水：树木展叶盛期，需水量很大，应适时浇水。2、修剪：修剪残花。行道树进行第一次的剥芽修剪。3、防治病虫害：继续以捕捉天牛为主。刺蛾第一代孵化，但尚未达到危害程度，根据养护区内的实际情况做出相应措施。由蚧壳虫、蚜虫等引起的煤污病也进入了盛发期（在紫薇、海桐、夹竹桃等上），在5月中、下旬喷洒10—20倍的松脂合剂及50%三硫磷乳剂1500—2000倍液以防治病害及杀死虫害。（其它可用杀虫素、花保等农药）六月份：气温高1、浇水：植物需水量大，要及时浇水，不能“看天吃饭”。2、施肥：结合松土除草、施肥、浇水以达到最好的效果。3、修剪：继续对行道树进行剥芽除蘖工作。对绿篱、球类及部分花灌木实施修剪。4、排水工作：有大雨天气时要注意低洼处的排水工作。5、防治病虫害：六月中、下旬刺蛾进入孵化盛期，应及时采取措施，现基本采用50%杀螟松乳剂500—800倍液喷洒。（或用复合BT乳剂进行喷施）继续对天牛进行人工捕捉。月季白粉病、青桐木虱等也要及时防治。6、做好树木防汛防台前的检查工作，对松动、倾斜的树木进行扶正、加固及重新绑扎。七月份：气温最高，中旬以后会出现大风大雨情况。1、移植常绿树：雨季期间，水分充足，可以移植针叶树和竹类，但要注意天气变化，一旦碰到高温要及时浇水。2、排涝：大雨过后要及时排涝。3、施追肥：在下雨前干施氮肥等速效肥。4、行道树：进行防台剥芽修剪，对与电线有矛盾的树枝一律修剪，并对树桩逐个检查，发现松垮、不稳立即扶正绑紧。事先做好劳力组织、物资材料、工具设备等方面的准备，并随时派人检查，发现险情及时处理。5、防治病虫害：继续对天牛及刺蛾进行防治。防治天牛可以采用50%杀螟松1：50倍液注射，（或果树宝、或园科三号）然后封住洞口，也可达到很好的效果。香樟樟巢螟要及时的剪除，并销毁虫巢，以免再次危害。八月份：仍为雨季1、排涝：大雨过后，对低洼积水处要及时排涝。2、行道树防台工作：继续做好行道树的防台工作。3、修剪：除一般树木夏修外，要对绿篱进行造型修剪。4、中耕除草：杂草生长也旺盛，要及时的除草，并可结合除草进行施肥。5、防治病虫害：捕捉天牛为主，注意根部的天牛捕捉。蚜虫危害、香樟樟巢螟要及时防治。潮湿天气要注意白粉病及腐烂病，要及时采取措施。九月份：气温有所下降，迎国庆做好相关工作。1、修剪：迎接市容工作，行道树三级分叉以下剥芽。绿篱造型修剪。绿地内除草，草坪切边，及时清理死树，做到树木青枝绿叶，绿地干净整齐。2、施肥：对一些生长较弱，枝条不够充实的树木，应追施一些磷、钾肥。3、草花：迎国庆，草花更换，选择颜色鲜艳的草花品种，注意浇水要充足。4、防治病虫害：穿孔病（樱花、桃、梅等）为发病高峰，采用500%多菌灵1000倍液防止侵染。天牛开始转向根部危害，注意根部天牛的捕捉。对杨、柳上的木蠹蛾也要及时防治。做好其它病虫害的防治工作。5、节前做好各类绿化设施的检查工作。十月份：气温下降，十月下旬进入初冬，树木开始落叶，陆续进入休眠期。1、做好秋季植树的准备，下旬耐寒树木一落叶，就可以开始栽植。2、绿地养护：及时去除死树，及时浇水。绿地、草坪挑草切边工作要做好。草花生长不良的要施肥。3、防治病虫害：继续捕捉根部天牛。香樟樟巢螟也要注意观察防治。十一月份：土壤开始夜冻日化，进入隆冬季节。1、植树：继续栽植耐寒植物，土壤冻结前完成。2、翻土：对绿地土壤翻土，暴露准备越冬的害虫。3、浇水：对干、板结的土壤浇水，要在封冻前完成。4、病虫害防治各种害虫在下旬准备过冬，防治任务相对较轻。十二月份：低气温，开始冬季养护工作。1、冬季修剪：对些常绿乔木、灌木进行修剪。2、消灭越冬病虫害。3、做好明年调整工作准备：待落叶植物落叶以后，对养护区进行观察，绘制要调整的方位。五、城市道路绿化中应注意的其他问题(一) 安全问题在道路绿化养护作业中，应在100米分别设置防护标志，并设专人疏导车辆，设置车辆闪光器。提示车辆在上下桥施工时，要在上桥的底部开始提前设置，防止司机进入盲区。养护作业人员要佩戴反光背心，在自行车与机动车分道带上，如越过马路浇水，要设立警示装置，以免摔伤行人和自行车。近几年喷灌的快速发展，中央隔离带，水车浇水将逐渐被淘汰。取而代之的将是：滴灌、微喷来取代。既节约水又保证了车辆的安全。行道树的修剪易同行人和车辆发生矛盾。要设置警戒线，放置安全警示桩。(二) 行道树的修剪问题行道树主要以美化市容，改善城区的小气候、夏季降低温度、滞沉、遮荫为主要功能。行道树修剪需扩大树冠，优美了树形，调整纸条的伸展方向，调节营养物质的合理分配，抑制徒长等为目的，同时也是老树复壮，增加了保温遮荫的效果，防治病虫害的发生，增加通风透光主要手段之一。行道树的主要修剪时间一般在冬季。冬季修剪的方法主要有：截、疏、除蘖。行道树修剪是要设有专人维护现场，防止大枝砸伤行人和过往车辆。高压线附近作业要注意安全，必要时要请供电部门配合。行道树一般有典型的三叉、六股、十二枝的冠型。分布均匀，夹角的枝条作主枝，其余分期剥芽、或疏枝。冬季对主枝留40—80cm。剪口芽留在侧面，经三到五年反复修剪即可形成杯壮树冠。对树木的内膛枝和过密的枝条进行疏剪，达到通风透光，并有效地防止病虫害的发生。保留上树枝，方便修剪作业，也使树形美观。在日常的养护生产中，树木与高压线的距离、和路口的交通设施的配合直接关系到行人和车辆的安全。每年的春季都将配合供电、交通、通讯进行安全排查。对高压线15米范围内的高大树木进行修剪,同时得对妨碍司机视线的交通标志信号灯位置的树木进行修剪。修剪后要保证安全信号清楚显现,保护行人和车辆的安全。(三) 融雪剂问题对于融雪剂的危害, 特别是油松、侧柏等均怕盐水的侵害。不得不进行被盐水侵蚀后的土壤改良和换土。把盐水侵蚀后的土壤去掉30cm，更换土壤。不要为了图省事乱浇水、补苗。不可用灌水稀释土壤盐碱性的方法取代换土。几年来，部分城区道路采用挡盐板的方法，在很大程度上防止了融雪盐水对道路两侧现有植物的危害。多年管理常识我们可以认识到挡盐板的应用在冬季对行道树木有着非常理想的功效。实践表明，每年三月初、四月底道路两侧的苗木长势比未使用挡盐板道路的苗木生长更加旺盛，发芽期明显提前，并减少了干枝、枯叉。连翘等花灌木分蘖多、花期整齐一致。在正常防寒的基础上，没有发生冻害和死亡的现象。因此作为冬季防寒的一种措施，挡盐板可以在条件的道路两侧进行推广使用。 优美的城市环境，宜人的城市道路绿化是人对一个地区、一个城市的第一印象的重要组成部分，是人工艺术环境和自然生态相结合的再创造。养护管理好大面积的城市道路绿化环境，是我们每一个园林工作者的责任，但是面临的问题，需要我们在工作中不断的总结和摸索，寻找适合的措施和方法，因我工作时间较短，只是对一些常见的问题进行浅谈，希望我的观点对绿地养护起到一定的帮助作用。随着城市绿化的不断发展和新的问题不断出现，园林工作者要不断地去学习、去研究、去改进，形成新的理念和方法，我也不断的充实自己的理论和实践经验，尽自己最大的努力为城市绿化做出自己的贡献，维护和提升城市道路的景观效果。〔参考文献〕（1）杨庆绪等；济南市地方标准DB《园林绿化技术标准汇编》;济南市园林管理局（2）于国英、佟雁冰；《新农业》2006年11期；草坪的养护管理（3）崔红莲;《中国林副特产》; 2004年03期; 浅谈模纹的养护管理（4）金青蛾李淑阁; 《中国花卉报》; 2003年; 北方地区草坪的养护管理 作者简介：李家亮/1983年生/男/大专/2003年毕业于山东农业大学花卉专业/养护项目经理/现在第七届中国（济南）国际园林花卉博览会从事养护管理工作/该论文于2009年12月创作于济南国际园博园养护项目部
暗了个然
赵庆波 孙粉锦 李五忠 李贵中 孙斌 王勃 孙钦平 陈刚 孔祥文
作者简介:赵庆波,1950年生,教授级高级工程师,中国石油天然气集团公司高级技术专家,中国地质大学(武汉)兼职教授;中国石油学会煤层气学组副组长;主要从事煤层气勘探开发工作,编写专著17部,发表学术论文50余篇。地址:河北省廊坊市万庄44号信箱煤层气所。电话:。E-mail:
(中国石油勘探开发研究院廊坊分院 廊坊 065007)
摘要:煤层气成藏模式可划分为自生自储吸附型、自生自储游离型、内生外储型;煤层气成藏期可划分为早期成藏、后期构造改造成藏和开采中二次成藏,特别指出了开采中二次成藏的条件。利用沉积相分析厚煤层的层内微旋回,细划分出优质煤层富含气段;进一步利用沉积相探索成煤母质类型及其对煤层气高产富集控制作用;阐述了构造应力场及水动力对煤层气成藏的作用机理。总结了煤层气开采特征:指出了煤层气井开采中的阻碍、畅通、欠饱和三个开采阶段,并认为欠饱和阶段可划分为多个阶梯状递减阶段;由构造部位和层内非均质性的差异形成自给型、外输型和输入型三类开采特征。根据地质条件分析了二维地震AVO、定向羽状水平井、超短半径水力喷射、U型井、V型井钻井技术的适用性及国内应用效果。
关键词:煤层气 成藏模式 成煤母质 高产富集 开采特征 适用技术
Coalbed Methane Accumulation Conditions, Production Characteristics and Applicable Technology Analysis
ZHAO Qingbo SUN Fenjin LI Wuzhong LI Guizhong SUN Bin WANG Bo SUN Qinping CHEN Gang KONG Xiangwen
(Reserch Institute of Petroleum Exploration and Development, PetroChina, Langfang Branch, Langfang 065007 China)
Abstract: Accumulation model of coalbed methane can be divided into three types: authigenic reservoir with adsorbed gas, authigenic reservoir with free gas and authigenic source rock with external reservoir. Three accumu- lation stages are indicated as early stage accumulation,late stage accumulation with tectonic reworking and second- ary accumulation during development. Conditions for secondary accumulation during development are specially in- dicated. Micro-cycle in thick coal are analyzed using sedimentary facies. Coalbed interval with high gas content is classified, and further more, coal-forming sources type and its controling on coalbed methane productive and en- richment is explored. Mechanism of tectonic stess field and hydrodynamic force on coalbed methane accumulation is elaborated. Production characteristics of coalbed methane wells is concluded as follows: blocked,unblocked and unsaturated production stages are indicated, and unsaturated stage is considered to be divided into several deple- tion stages; structure localization and inner layer heterogeneity result in three production characteristics-self-sup- porting, exporting and importing types. According to geological setting,the applicability and its effect of 2 dimen- tional seismic AVO (Amplitude versus Offset), pinnate horizontal multilateral well, ultrashort radius hyraulic jet- ting, U and V type well drilling technique is analyzed.
Keywords: Coalbed methane; accumulation model; coal-forming sources; productive and enrichment; pro- duction characteristics; applicable technology
1 煤层气成藏条件分析
1.1 煤层气成藏模式和成藏期
1.1.1 煤层气成藏模式划分为三类
自生自储吸附型:煤层气大部分以吸附态存在于煤层中,构造相对稳定的斜坡带富集。如沁水盆地南部潘庄水平井单井平均日产气3万m3;郑试60井3#煤埋深1337m,日产气2000m3。
自生自储游离型:煤层吸附气与游离气多少是相对的,多为同源共生互动,煤层气一部分以游离态存在于煤层中,有的局部构造高点占主体,早期煤层埋藏深、生气量高,后期抬升煤层变浅压实弱,次生割理发育渗透性好,两翼又是烃类供给指向,在有利封盖层条件下局部高点形成高渗透的高产富集区。准噶尔盆地彩南地区彩504井,构造发育的断块高点煤层次生割理裂隙发育物性好,游离气与吸附气同源共储,煤层深2575m,日产气6500m3。
内生外储型:煤层作为烃源岩,生成的气体向上部或围岩运移,在有利的圈闭条件下在砂岩、灰岩中形成游离气藏,使吸附气、游离气具有同源共生性、伴生性、转换性和叠置性,可在平面上叠加成大面积分布。鄂尔多斯盆地东缘韩城地区WL2~015井山西组煤层顶板砂岩厚14.1m,压裂后井口压力为2.32MPa,日产气2400m3。
图1 煤层气成藏模式图
1.1.2 煤层气成藏期划分为三类
早期成藏:随着沉积作用的进行,煤层埋深逐渐增加,大量气体持续生成。充分的生气环境,良好的运聚势能,足够的吸附作用,有利的可封闭、高饱和、高渗透成藏条件,为早期成藏奠定了基础。这类气藏δ13C1相对重(表1),表现为原生气藏特征。
构造改造后期成藏:系统的动平衡一旦被构造断裂活动打破,即煤层气藏将被水打开,煤层割理被方解石脉充填,则能量将再调整、烃类再分配,古煤层气藏遭受破坏,新的高产富集区块开始形成(图2)。
受构造抬升后在局部出现断裂背斜构造,抬升使煤层压力降低,气体发生解吸,构造运动产生的裂隙又沟通了低部位的气体,使之向局部构造高点运移聚集。当盆地沉降接受沉积时,压力逐渐增大,再次生气,背斜翼部气体再吸附聚集,这类气藏多为次生型,δ13C1相对轻(表1)。
表1 不同类型气藏CH4含量及δ13C1分布表
图2 煤层气运聚成藏过程
开采中二次成藏:煤层气原始状态为吸附态,开采中压力降至临界点后打破原平衡状态转变为游离态,气水将重新分配,解吸气窜层或窜位,从而形成煤层气开采中的二次成藏,这是常规油气不具备的条件。煤矿区这类气藏由于邻近采空区CH4含量较低。
(1)煤层气二次成藏中的窜位
窜位是指煤层气开采中气向高处或高渗区运移,水向低部位运移,形成煤粉、气、水三相流,再开发几年进入残余态,微小孔隙、深部气大量产出。煤层气开采过程中,在同一地区,有些井高产,有些井低产,这与他们所处的构造部位有关,解吸气向构造顶部或高渗通道差异流向或“游离成藏”,煤层气发生窜位,使得高点气大水少,甚至后期自喷,向斜水大气少。如蒲池背斜煤层气的开发实例(图3,表2)。
该地区早期整体排水降压单相流,中期气、水、煤粉三相流,后期低部位降压,高部位自喷高产气井单相流,4年后基本保持现状。区块中477口直井和57口水平井已开采4年多,目前产气不产水直井、水平井分别为29%、11%,产水不产气分别为12%、19%。
(2)煤层气二次成藏中的窜层
窜层是指煤层气开采中或煤层采空区上部塌陷中解吸气沿断层裂隙或后期开发中形成的通道等向上再聚集到其他层位。主要有五种情况:(1)原断层早期是封闭的,压力下降到临界点后是开启的;(2)水平井穿透顶底板和断层;(3)压裂压开顶底板;(4)开采应力释放产生裂缝使解吸气穿透顶底板进入砂岩、灰岩形成游离气;(5)煤层采空后顶板坍塌应力释放,底部出现裂隙带。
典型实例分析:
(1)阜新煤矿区开采应力释放导致二次成藏
采动、采空区:阜新钻井7口,采空区坍塌后在煤层顶部砂岩裂隙带单井日产气1.5万~2.15万m3,CH4含量大于50%。生产1年,单井累计产气折纯最高260万m3;阳泉年产气7.16亿m3,90%是邻层抽采;铁法70%煤层气是采动区采出(图4)。
图3 蒲池背斜煤层气开发特征图
表2 蒲池背斜开发井开采情况
注:日产气及日产水两栏中分子为四年前产量,分母为目前产量。
图4 采动、采空区煤层气开采示意图
(2)直井压裂窜层
蒲南3~8井压裂显示超低破裂压力,为9.6MPa,低于邻井10MPa以上,初期日产水62m3,4年后目前为54.8m3,累计产气仅有3.8万m3。
(3)水平井窜层
FZP03~1井煤层进尺4084m,钻遇率81%,主、分支共钻遇断层4条,明显钻入下部水层,开发效果差(图5):最高间歇日产气1366m3,累计产气29万m3,累计产水4.3万m3,目前日产气392m3,日产水28m3;原水层的构造高点被解吸气占据。而比该井浅75m的FZP03-3井日产气3783m3,日产水5m3。
在煤层气的勘探开发中应形成一次开发井网找煤层吸附气,二次开发井网找生产中由于开采中压力下降,烃类由吸附态变游离态使气水重新分配,打破原始平衡状态,解吸气窜层或窜位形成二次成藏的游离气藏的勘探开发思路。
1.2 有利的成煤环境和煤层气高产富集旋回段
以往油气勘探上用沉积相分析砂体变化特征,通过对大量煤层粘土矿物分析、植物鉴定、测井特征,特别是全煤层取心观察,以及煤质和含气性分析认为:沉积环境对煤层气的生成、储集、保存和渗透性能的影响是通过控制储层物质组成来实现的,层内的非均质性和煤质的微旋回性受控于沉积环境,并控制层内含气性和渗透性的非均质变化。
平面上:河间湾相煤层厚、煤质好、含气量高、单井产量高,河边高地和湖洼潟湖相相反(表3)。
图5 FZP03-1、FZP03-3水平井轨迹示意图
表3 鄂东气田C—P不同煤岩相带煤质与产量数据表
纵向上:受沉积环境影响,厚煤层往往纵向上形成夹矸、暗煤、亮煤几个沉积旋回,亮煤镜质组含量高、渗透率高、含气量高。不同的煤岩组分受成煤母质类型的控制,高等植物丰富,经凝胶化作用形成的亮煤,灰分低、镜质组高、割理发育、含气量高;碎屑物质、水溶解离子携入或草本成煤环境的暗煤相反。
武试1井9#煤可划分为4个层内微旋回(图6)。灰分含量:暗煤14%~15%,亮煤3.7%~5.1%;镜质组含量:暗煤23%~49%,亮煤66%~79%。
1.3 构造应力场对煤层气成藏的控制作用
古应力场高值区断裂发育,水动力活跃,煤层矿化严重,含气量低;低值区则煤层割理发育,处于承压水封闭环境,煤层气保存条件好,含气量高。局部构造高点也往往是应力场相对低值区,并且煤层渗透率高、单井产量高,煤层气保存条件好,煤层没被水洗刷,含气量高。
1.4 热演化作用对煤层气孔隙结构的控制作用
高煤阶以小于0.01μm的微孔和0.01~1μm中孔为主,一般在80%以上,中、微孔是煤层气主要吸附空间,靠次生割理、裂隙疏通运移;
图6 武试1井9#煤沉积旋回图
图7 高、低煤阶孔隙结构特征
低煤阶以>1μm大孔和中孔为主,演化程度低,裂隙不发育,大孔是吸附气、游离气主要储集空间和扩散、渗流和产出通道;
中煤阶以中、大孔为主,中、大孔是煤层气扩散、渗流通道。
核磁共振:煤层气藏储层的T2弛豫时间谱,为特征的双峰结构,与常规低渗透储层T2弛豫时间谱相对照,煤层气储层的两个峰之间有明显的间隔,这说明对于煤层气储层,束缚水与可动流体并不能有效沟通。然而不同煤阶煤储层T2谱的结构不同,这源于不同的孔隙结构(图7、图8),低煤阶以大孔为主、高煤阶以微孔小孔为主,高煤阶曲线峰值煤层左峰高右峰低,峰值中间零值,低煤阶相反,左峰为不可流动孔隙,右峰为可流动的次生割理裂隙储集体;高煤阶右峰可流动峰值越高(割理发育),气井产量越高(图9)。
1.5 水动力场对煤层气藏的控制作用
局部构造高点滞留水区低产水高产气,向斜承压区高产水。地下水一般在斜坡沟谷活跃,符合水往低处流、气向高处运移的机理。樊庄区块滞流—弱径流区域多为>2500m3/d高产井;东部地下水补给区含气量<10m3/t、含气饱和度55%,见气慢,单井产量200~500m3/d(图10)。
2 煤层气开采特征
对于中国中低渗透性煤层,煤层气井一般为300m×300m井距,单井产量稳产期4~6年,水平井更短,开采中划分为上升期、稳产期、递减期三个阶段,递减期又可划分为多个阶梯状递减阶段。
2.1 构造部位和层内非均质性的差异形成三类开采特征
自给型:往往位于构造平缓、均质性强的地区。气产量为本井降压半径之内解吸的气从本井产出。排采井一般处于构造平缓部位,层内均质性强。日产气上升—稳产—递减三个阶段,这类井多低产(图11)。
图8 不同煤阶孔隙分布特征图
图9 不同煤阶煤储层T2弛豫时间谱
图10 樊庄区块地下水与含气量、煤层气高产区关系图
图11 煤层气单井开采特征图
外输型:位于构造翼部、非均质性强的地区。气产量一部分通过本井降压解吸半径内从本井产出,而大部分通过高渗通道或沿上倾部位扩散到其他井内产出。排采井一般处于构造翼部、非均质性强。日产气低产或不产—上升—缓慢递减,这类井多低产,并且产量递减快。
蒲池背斜的P1-11、PN1-1、PN2-5、HP1-10、HP2-11-3井位于背斜的翼部,属于构造的相对低部位,基本上没有气产出,而产水量较大,分析由于降压而解吸出来的气体向构造高部位运移而没有产出,具有输出型的开采特征。
输入型:多位于构造高点。初期本井降压解吸气随降压漏斗从本井产出,后期构造下倾部位解吸气又运移到本井产出。排采井处于构造高点,这类井一般高产、稳产期长。日产气上升—稳产—上升—递减。
蒲池背斜中位于构造高点的PN1-4、P1-3、PN2-7、P1-5井产气量高而产水量低,这与低部位气体的扩散输入有关,具有典型的输入型开采特征。
2.2 降压速率不同形成三类开采效果
2.2.1 畅通型解吸
抽排液面控制合理,降压速率接近解吸速率,有效应力引起的负效应小于基质收缩引起的正效应,渗透率随开采的束缚水、气产出上升—稳定,气泡带出部分束缚水,产量理想(图12-Ⅰ)。以固X-1井为例,该井排采制度合理,经半年的排水降压后液面基本保持稳定,日产气稳定在4320m3/d以上,目前还保持稳产高产。
图12 不同措施煤层气井产气影响特征曲线
2.2.2 超临界型解吸
解吸速率小于降压速率,降压液面下降速度太快,煤层裂缝、割理产生应力闭合,日产气急剧上升—急剧下降,渗透率下降—稳定,产气效果差(图12-Ⅱ)。以固Y-2井为例,该井经30余天的排水降压,液面降至煤层以下,由于抽排速度过快,前期产气效果差,2010年7月二次压裂及排采制度调整后,气体日产气量最高达4000m3/d,后期稳定在1600m3/d以上;PzP03井在产气高峰期日降液面63~87m,造成该井初期是全国单井产量最高(10.5万)而目前是该区单井产量最低的井。
2.2.3 阻碍型解吸
降液速率过慢,解吸速率大于降压速率,有效应力引起的负效应大于基质收缩的正效应,气泡变形解吸困难,降压早期受煤粉堵塞,液面阻力作用解吸不畅通,日产气不稳定,开发效果差(图12-Ⅲ)。FzP03-3井开采770天关井26次以上,开发效果很差。
2.3 煤层水类型及其开采特征
煤层水可划分为层内水、层间水和外源水;高产气区为层内、层间水,有外源水区为低产气区。
(1)层内水:煤层割理、裂隙中的水。日产水小,开采中后期高部位几乎不产,低部位递减。层内水又可进一步划分为可动水(洞缝)、吸附水(煤粒面)、湿存水(<10-5cm毛管内)、结晶水(碳酸钙)四类。
(2)层间水:薄夹层水渗入煤层。开采中产水量明显递减,可控制。
有层间水的气井连续降压可控制水产量,提高开发效果。沁水樊庄FzP11-1井煤层总进尺4710m。2009年4月投产,最高日产水175m3,目前日产气21436m3,日产水20.7m3,套压0.15MPa,液面4m,累计产水3.7万m3,累计采气814万m3。可以看出,对有层间水进入煤层气井的情况,短期加大排水量,后期日产气持续上升,开发效果较好。
(3)外源水:断层或裂缝沟通高渗奥灰水及其他水层。产水大,难控制。
3 煤层气勘探开发适用技术分析
3.1 地震AVO技术预测高产富集区
煤层与围岩波阻抗差大,煤层本身是强反射。其内含气、含水的差异在局部异常突出:高含气后振幅随偏移距增大而减少产生AVO异常(亮点),这与常规天然气高阻抗振幅随偏移距增大而增大出现的亮点概念不同,具有以下特征:高产井强AVO异常(高含气量低含水),煤层段为大截距、大梯度异常,即亮点中的强点;低产井弱AVO异常(低含气量高含水)为低含气、低饱和、低渗透特征。
煤层气高产区强AVO异常区的吉试1井5#煤含气量21m3/t,日产气2847m3(图13);低产区弱AVO异常的吉试4井5#煤含气量12m3,日产气64m3,产水90m3。据此理论,可用地震AVO技术预测高产富集区。
图13 吉试1井5#煤AVO特征图
3.2 定向羽状水平井钻井适用地质条件
全国已钻定向羽状水平井160余口,单井最高日产气10.5万m3。定向羽状水平井技术适合于开采较低渗透储层的煤层气,集钻井、完井与增产措施于一体,能够最大限度地沟通煤层中的天然裂缝系统,使同一个地区单井产量可提高5~10倍,适用地质条件有以下10点:
(1)构造稳定无较大断层:FzP03-1钻遇4条断层,日产气最高1366m3,目前687m3,日产水32~75m3;韩城04、07、09井日产水20~48m3,日产气小于60m3。
(2)远离水层封盖条件好:三交顶板泥岩厚<2m,水大气少,SJ6-1井9#煤厚9.4m,顶板6.8m灰岩,煤层进尺4137m,钻遇率100%,最高日产水465m3,19个月产水4.6万m3,不产气。
(3)软煤构造煤不发育:韩城、和顺12口井单井平均日产气720m3。
(4)煤层埋深小于1000m:煤层深800~1000m的武m1-1、Fz15-1井日产气<500m3。
(5)煤厚>5m:柳林CL-3井煤层厚4m,最高日产气0.95万m3,稳产160天递减,日产气2807m3,累计121万m3。
(6)含气量>15m3/t:潘庄东部8m3/t(盖层厚2~5m),北部15~22m3/t(盖层厚>10m),尽管东部比北部浅100~200m,而北部6口井单井平均日产气3.0万m3,东部7口为1869m3,最高3697m3,相距6km单井产量差20倍。
(7)主分支平行煤层或上倾:单井平均日产气、阶段累计和地层下降1MPa采气效果分析,水平井轨迹:平行煤层产状最好,其次上倾,下倾差;“凸”“凹”型最差。
(8)煤层有效进尺>3000m:水平段煤层进尺<2000m的单井最高日产气<800m3,阶段累计采气<2.0万m3。
(9)分支展布合理:主支长1000m左右,分支间距200~300m,夹角10°~20°。
(10)煤层有效钻遇率>85%:10口井煤层钻遇率<85%,并投产1年以上,单井平均日产气800m3,最高<2000m3,阶段平均累计采气27万m3。
3.3 超短半径水力喷射钻井适用条件
我国利用该技术已钻煤层气井23口以上,效果均不理想。主要原因为低渗透,喷孔直径小、弯曲大,前喷后堵;水力喷射开窗直径28mm,孔径小,排采中易被煤粉和水堵塞。可进行旋转式大口径喷咀和裸眼喷射试验。
3.4 “山”型井、U型井、V型井钻井适用条件
由于中国煤层气藏具有低渗透的特点,且多属断块气藏,U型水平井沟通煤层面积小,应用效果较差。我国钻U型水平井16口以上,增产效果不明显。
SJ12-1井分段压裂日产气稳产1750m3,累计产气19.1万m3,开采3个半月后已递减。水平段下油管、玻璃钢管都取得成功,低渗透气藏效果差。较高渗透区[(1.0~3.6)×10-3μm2]效果好:彬长、寺河单井日产气0.56万~1.4万m3。
今后可进行1口水平井穿多个直井的“山”字型井组试验,目前国外利用该技术开发盐岩已成功。
4 结论
(1)根据中国煤层气勘探开发实践认识将煤层气成藏模式划分为自生自储吸附型、自生自储游离型、内生外储型三类;同时,认为煤层气成藏期划分早期成藏、后期构造改造成藏和开采中二次成藏三类,开采中二次成藏将是煤层气开发二次井网的主要产量接替领域。
(2)利用沉积相分析厚煤层、优质煤层和高产富集区;分析厚煤层的层内微旋回,成煤母质控制煤岩组分和单井产量,高等植物丰富,经凝胶化作用形成的亮煤,灰分低、镜质组高、割理发育、含气量高,是高产富集段;碎屑物质、水溶解离子携入或草本成煤环境的暗煤相反。
(3)古应力场低值区则煤层割理发育,处于承压水封闭环境,煤层气保存条件好,含气量高;滞留水区低产水高产气,向斜承压区高产水。
(4)由构造部位和层内非均质性的差异形成自给型、外输型和输入型三类开采特征,由降压速率不同形成畅通型、阻碍型和超临界型三类开采效果。
(5)高产井强AVO异常,即亮点中的强点;低产井弱AVO异常,为低含气、低饱和、低渗透特征。定向羽状水平井在适用的地质条件和钻井方式下才能取得较好的开发效果;超短半径水力喷射应首选渗透率较高、煤层构造相对稳定、含气量和饱和度较高煤层应用;U型、V型水平井钻井技术在低渗透气藏中效果差,高渗透区效果好。
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